近年来,随着农业现代化和城乡一体化建设的推进,农村地区经济文化水平得到大幅度提升,居民生活质量提高的同时,生活污水排放量逐年增加。但我国在水污染治理方面一直将重心放在城市,导致农村地区缺乏政策和资金支持,大部分农村地区缺乏完善的污水收集管网与处理设施,生活污水大都不经处理直接排放至附近水体,污水中的有机物、病原微生物、氮磷等物质随之进入受纳水体,使附近河流、湖泊污染加剧,威胁村民的饮用水安全。党的十九大报告明确指出要建设“生态宜居”的新农村,农村生态文明建设、生态环境整治问题成为新农村建设的重要内容,农村生活污水治理成为生态环境整治的重要环节。因此,加快推进适应农村地区的生活污水处理技术发展,改善农村生态环境成为当前急需解决的问题。农村地区相较城市而言,其经济文化发展水平较落后,缺乏完善污水收集与处理设施。因此,农村地区适宜采用基建投资费用少、就地收集就地处理、运行维护简单的分散式生活污水处理技术。叠层滤水箱式污水处理装置应运而生,因其具有对污染物去除率较高、可埋置于地下不占用建设用地、基建投资费用少、运行维护简单等的优点应在广大农村地区推广运行。本试验研究从基质滤料装填方式、系统整体结构优化、运行参数优化等三个方面进行试验研究,以求为后续实际工程应用提供参考。首先,本论文对滤料的装填方式进行研究,试验以模拟生活污水为研究对象,考察膨胀蛭石、沸石、粉煤灰陶粒、页岩陶粒、活性炭分层装填与混合装填对系统脱氮除磷效果的影响。研究结果表明:当五种基质滤料分层装填时系统脱氮除磷效果最佳,其对COD_Cr、NH₃-N、TN、TP平均去除率分别为91.06%、84.17%、80.03%、97.50%。其次,本论文对系统整体结构进行优化,试验以模拟生活污水为研究对象,考察3种挡水板高度（20mm、40mm、60mm）和3种底面坡度（3°、6°、9°）的9种组合方式对系统脱氮除磷效果的影响。研究结果表明:当挡水板高度为40mm、底面坡度为3°时系统脱氮除磷效果最佳,且最不容易出现基质滤料堵塞现象,其对COD_Cr、NH₃-N、TN、TP平均去除率为90.24%、87.74%、81.15%、97.32%。最后,本论文对系统运行参数进行优化,试验以模拟生活污水为研究对象,考察两种不同进水方式、3种水力负荷对系统脱氮除磷效果的影响。研究结果表明:当系统采用间歇式进水方式时系统脱氮除磷效果最佳,其对COD_Cr、NH₃-N、TN、TP平均去除率90.46%、88.88%、81.60%、97.06%;当水力负荷为0.5m³/（m²d）时,系统脱氮除磷效果最佳,其对COD_Cr、NH₃-N、TN、TP平均去除率为91.12%、93.79%、87.82%、97.45%。